年輕紅矮星吞食類地行星 鋰元素指模成科學界「確鑿證據」

一支由基爾大學（Keele University）天體物理學家 Robin Jeffries 教授帶領嘅團隊，發現咗年輕紅矮星（M矮星）吞食自己嘅類地行星嘅直接化學證據。呢項研究喺2026年5月發表於《皇家天文學會月報》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society），佢唔單止解決咗一個爭論咗幾十年嘅學術命題，仲提供咗一種全新嘅法證工具，用嚟研究行星系統早期嗰段暴力而混亂嘅歲月 。

研究人員利用蓋亞-歐洲南方天文台光譜巡天（Gaia-ESO Spectroscopic Survey）嘅數據，分析咗三個年輕疏散星團——NGC 2451a、Blanco 1 同 NGC 2516——入面數以千計嘅恆星。呢三個星團嘅年齡介乎5000萬年到2億年之間，都算係宇宙中嘅「後生仔」。結果，佢哋鎖定咗六粒早期M矮星，呢幾粒星同佢哋嗰班「兄弟姊妹」喺光亮度同位置上都幾乎一模一樣，唯獨有一樣嘢非常唔尋常——佢哋含有豐富嘅鋰元素 。

鋰元素嘅「確鑿證據」

呢個檢測方法，巧妙噉利用咗恆星物理學上一條基本定律。鋰係一種好脆弱嘅元素，喺恆星內部高溫環境下極容易被燃燒摧毀。年輕嘅M矮星，雖然表面溫度相對較低，但內部核心溫度足以喺5000萬年之內將恆星形成之初所擁有嘅原始鋰燃燒殆盡。所以，到咗研究入面呢幾個星團嘅年齡階段，一粒正常嘅M矮星理應幾乎冇晒鋰元素 。

但行星就唔同喇。喺原行星盤（即係恆星周圍嗰碟形成行星嘅氣體塵埃雲）入面形成嘅岩石天體，因為從來都未試過熱到可以燒咗鋰，所以會一路保留住佢哋「與生俱來」嘅嗰啲鋰元素。當一粒恆星吞咗一粒咁樣嘅行星之後，呢啲新鮮嘅鋰就會被倒入恆星外層嘅對流層。對流層嘅溫度相對較低，唔足以快速摧毀鋰，於是就會形成一個暫時性、但係可以被探測到嘅鋰含量高峰。呢個信號，就係近期發生過行星吞噬事件嘅化學「確鑿證據」 。

Jeffries 教授嘅團隊確認咗，呢六粒鋰含量異常嘅恆星，喺亮度、位置同運動軌跡上都同星團入面其他成員冇分別。測量到嘅鋰含量水平，指向每粒恆星吞咗大約3到10個地球質量、富含揮發性物質嘅岩石行星物料——大致相當於一粒或以上嘅類地行星，又或者係一個相當大嘅原行星核心 。

一場普遍嘅宇宙災難

呢種行星毀滅事件，並唔係罕見嘅個別例子。研究指出，喺呢啲年輕星團入面，表面有效溫度介乎 3560 K 至 4045 K 嘅早期M矮星當中，有大約 2% 至 3% 出現咗呢種鋰元素異常嘅情況 。呢個比例意味住，吞噬地球質量級別嘅行星，喺一個行星系統頭 1 至 2 億年嘅混亂「安定期」入面，係一件相當普遍嘅事。

由生到死嘅毀滅生命周期

呢項針對年輕M矮星嘅發現，只係一幅更大圖像嘅其中一塊拼圖。近年嚟，天文學界逐漸拼湊出恆星由誕生到死亡、貫穿一生嘅行星吞噬故事。喺 2025 年至 2026 年期間，英國倫敦大學學院（UCL）同華威大學（University of Warwick）嘅天文學家，利用美國太空總署（NASA）嘅凌日系外行星巡天衛星（TESS），研究咗接近 50 萬粒恆星 。佢哋發現，喺老化膨脹嘅紅巨星周圍，好難搵到近軌道嘅巨型行星。研究首席作者 Edward Bryant 博士清晰噉解讀呢個現象：隨住恆星膨脹，強大嘅潮汐力會將內側行星向內拉扯，最終喺恆星演變成紅巨星嘅階段之前或期間將其摧毀 。

將呢兩項證據擺埋一齊睇，就揭示出一個連續不斷嘅行星毀滅生命周期：喺早期階段，年輕嘅M矮星喺系統形成嘅動力學混亂時期，吞食岩石質嘅類地行星；到咗幾十億年之後，當好似太陽噉嘅恆星膨脹成紅巨星時，就輪到吞噬佢哋身邊嘅巨型行星。可以話，吞噬行星唔係早期或晚期嘅特殊異常，而係貫穿宇宙時間、塑造行星系統結構嘅一個持續過程 。

重新思考行星演化模型

呢項發現嘅影響遠超一次個別偵測。

首先，「鋰過剩」嘅方法為天文學家提供咗一個可靠嘅化學信號，去探測以往只存在於理論之中嘅行星吞噬事件 。

其次，喺系統早期生命中成 2% 至 3% 嘅發生率，意味住呢類災難性事件喺統計學上係非常顯著嘅。呢個數據逼使行星形成模型必須考慮到，喺頭 2 億年之內，系統普遍會損失 3 至 10 個地球質量嘅物質 。

再者，結合紅巨星嘅證據，行星吞噬唔再被視為獨立嘅異常事件，而係一個由始至終影響行星系統結構嘅關鍵過程。任何一個成功嘅行星系統形成與演化模型，而家都必須解釋到：點解會有幾個百分比嘅新生系統會失去佢哋嘅內側岩石行星？點解絕大部分近軌道巨型行星都捱唔過宿主恆星過渡到紅巨星嘅階段？

藏喺六粒年輕恆星裡面嘅鋰元素，為我哋提供咗一個清晰且可被觀測嘅起點，去開始書寫呢個橫跨億萬年嘅行星興衰史。